1、 课程论文论文题目： 奥陶纪锰矿概述 课程名称： 矿床学进展 学院：资源与环境工程学院 专业： 三 矿 姓名： 江 冉 学号： 2013021230 年级： 2013 级 任课教师：杨 瑞 东 2013 年 2 月 14 日奥陶纪锰矿概述一奥陶纪锰矿资源量及分布奥陶系锰矿分布面积小，储量较集中，均为低磷优质锰矿石和优质富锰矿石。奥陶纪锰矿是我国重要的锰矿石生产基地之一。奥陶纪锰矿主要储存在中奥陶统磨刀溪组和上奥陶统五峰组。中奥陶统磨刀溪组是桃江式锰矿的赋存层位，主要分布于湖南安化桃江一带。矿体由上、下两个矿层组成,呈层状、似层状和透镜状产出。矿石构造有条带状、致密块状、鲕状、砾状。矿石结构为微
2、屑粉屑结构。锰矿物主要为菱锰矿和钙菱锰矿。矿石化学成分:Mn 21.48 %、P 0.0507 %、P/ Mn为0.0024 ，为优质锰矿石。轿顶山式锰矿，分布于四川汉源县,产于上奥陶统五峰组。矿体呈透镜状产出，碳酸锰矿石主要成分菱锰矿，其次是锰云石、含锰白云石、含锰方解石，局部可见褐锰矿、方锰矿、黑锰矿、蔷薇辉石。锰矿石成分：Mn 34.35 %、P 0.049 %、P/ Mn 为0.10014 ,为优质富锰矿石。因含Co0.1399 %， 故称钴锰矿。下面以响涛源锰矿、轿顶山锰矿、大瓦山锰矿为例，论述奥陶纪锰矿。二响淘源锰矿（一）响涛源锰矿所在地区的地质特征响涛源锰矿矿区位于桃江县城 20
3、4 方向 28km 处。距长沙 119km，内有公路相通。该矿是湖南省优质锰矿石的生产基地。矿区地质概况矿区包括木鱼山、南石冲、斗笠山和黑油洞等 4 个矿段，南北长 6km，东西宽 2-4km，面积 18k。1、地层矿区出露地层有寒武系中上统探溪群，奥陶系下统桥亭子组；奥陶系中统胡乐组和磨刀溪组；奥陶系上统五峰组，志留系下统周家溪群和第四系。与成矿有关的地层为奥陶系中统磨刀溪组，分 2 个岩性段：上部粘土岩段，局部硅质增高，近矿层为黄绿色页岩，可作为标志层，厚 10-40m;下部岩性段由炭质页岩、含锰灰岩夹碳酸锰矿层构成，厚 0.73-9.65m。含锰岩系自上而下可分为 8 层：粘土岩，厚 5
4、-35m；含锰灰岩夹碳酸锰矿层(上层矿 )，厚 0-1.59m；粘土岩，可相变为炭质页岩，厚 1.15 .3m；含锰灰岩，厚 0.15-1.19m；碳酸锰矿层(下层矿)，厚 0.25 一 2.44m；含锰灰岩，厚 0.15 一 1.6m；黑色炭质页岩，厚 0 一 2.7 1m；条带状页岩，厚 0.45-5.79m。2、构造矿区以褶皱构造为主，自北而南依次出现六通公向斜、胡家仑背斜、斗笠山向斜与张家湾背斜。褶皱轴向为北东东或近东西向。六通公向斜核部出露志留系，两翼出现奥陶系，北翼地层倾向南，倾角 3265，深部岩层倾角变缓为 430；南翼地层倾向北，倾角上陡下缓。向斜两翼有次一级褶皱。该向斜控制
5、木鱼山、南石冲两矿段的展布。斗笠山向斜控制斗笑山矿段的展布；张家湾背斜控制黑油洞矿段的展布。规模较大的断层有 2 条。F 13 断层，位于木鱼山矿段，长 1400m，倾向北北东，倾角 5780断层破碎带宽 0.2-3m，有角砾岩，并被石英脉充填，垂直断距 9-45m,属正断层，破坏矿体的连续性。张家湾 F3 断层，走向近东西，是斗笠山矿段与黑油洞矿段的天然分界线，两盘有水平位移，其断距近 500rn，破坏矿体的连续性。六通公向斜两翼发育次一级小褶皱，其北翼木鱼山段有孟溪向斜和野鸭塘背斜。孟溪向斜：位于 4-54 线之间，长 900m，幅宽 145-250m，幅高 20-80m 轴向近东西，轴面
6、北倾，倾角 8087。南翼地层倾角 2134，北翼地层倾角 1855，矿层呈波状展布。野鸭塘背斜：位于 16-54 线间，长 900m,幅宽 145-250m，幅高 20-80m。轴向近东西，轴面北倾，倾角 78-85。南翼地层倾角 25-50，北翼地层倾角 20-35。矿区小断层比较发育。根据木鱼山段钻孔统计，在 13 个钻孔中的含矿部位见到小断层13 条，断层垂直断距 1-9m，水平断距 0.5-6m，有破碎带，宽 0. 02-2,22m ,倾向北或向南，倾角 42-80，除 1 条属逆断层外，其余 12 条均属正断层。对南石冲南井 100mm 与 150m 中段的小断层进行调查，小断层也
7、比较发育。100m 中段，坑道全长 646m，有小断层 17 条，断层密度 1.7-13 条/ 百米，平均 2.4 条/百米;150m 中段，坑道直全长 366rn，有小断层 44 条，断层密度 7.7-25 条/ 百米，平均 11 条/百米。这些小断层倾向各异，倾角 42-88，多属正断层，也有逆断层，断距 0.2-1.8m。对矿层起破坏作用3.岩浆岩矿区外围，北部有桃花山岩体，南部有伪山岩体。矿区内六通公向斜袖部见煌斑岩脉2 条，一条长 560m，宽 5-20m 倾向南西，倾角 71;另一条长 620m ,宽 8-15m,倾向南西，倾角 70 煌斑岩脉有分枝复合现象，均充填在张性断裂中，围
8、岩无明显蚀变，切断矿层，但上、下盘无明显位移。矿床地质特征1.矿体规模、形态与产状矿体形态呈层状、似层状，与围岩整合产出，产状一致（见图 1-1）图 1-1 响涛源锰矿南石冲 0 线剖面线示意图矿区内见有上、一下两层矿，矿层之间夹有 1.3-5.3rn 的粘土岩，下层矿是主矿层，在全区均有分布，露头总长达 11000m，其在北北西方向上稳定，在东西走向上有相变，由碳酸锰矿石相变成含锰灰岩。其顶、底板均为含锰灰岩，厚 0.19-1.6m,含 Mn3.99% -5.6% 。下层矿时有夹石，多为炭质页岩，也见含锰灰岩，夹石厚 0.011-0. 5m。各矿段下层矿的规模及产状如表 1-1。上层矿仅在南
9、石冲、木鱼山两矿段局部地段见到。矿体形态呈似层状，走向长 388m ,倾斜延深 756m，面积 0.19 ，厚 0.45-0.67m，平均 0.57m，念 Mn18.94%。上层矿不稳定，可相变成粘土岩。上、下锰矿层位于含锰岩系的中下部。菱锰矿相带组成矿层中富锰段，呈北北西方向展布，与含锰岩系厚大部分展布方向一致，受木鱼山一磨刀溪一毛腊水下洼地控制。矿层底板富含有机质和笔石化石。碳酸锰矿层含藻类、瓣鳃类、牙形刺、三叶虫、介壳类等古生物化石碎屑，表明生物也可能参与了成矿作用。表 1-1 各矿段下层矿的规模及产状2.矿石物质成分与结构构造矿石自然类型有氧化锰矿石和碳酸锰矿石。氧化锰矿石由碳酸锰矿层
10、与含锰灰岩风化富集形成，呈锰帽状，分布在矿体近地表的头部，厚 0.231.33m，氧化深度 045m ，平均 10m 左右。氧化锰矿石的矿物成分以钠水锰矿为主(30%-50%)，偶见复水锰矿与恩苏塔矿，残留碳酸锰矿，还有石英、褐铁矿与粘土类矿物等。氧化锰矿石具有隐晶胶状结构、交代结构。矿石构造以土状构造为主，次为网格状、多孔状、蜂窝状与块状构造。碳酸锰矿石由钙菱锰矿、菱锰矿、锰方解石、锰白云石、含锰方解石、含锰白云石、方解石、白云石、石英、绢云母二重晶石、有机炭与黄铁矿构成，还有极少最的磁费铁矿、方铅矿与闪锌矿。矿石具有微粒、鲡状和生物碎屑结构。菱锰矿、钙菱锰矿的粒径约 0.010.05mm。
11、矿石构造有块状、条带状与砾状构造。条带状构造由数层至 10 多层的细纹层碳酸锰与页岩组成互层，是矿区的主要矿石构造。砾状构造由碳酸锰矿物组成豆(砾) 状集合体，又被方解石胶结，砾石排列有序，具有同生沉积砾石特点。矿石中，Al2O3、MgO、TFe等组分比较稳定;Mn 与 SiO2、Mn 与 CaO 均呈反相关关系；Mn 在走向上，由东向西有变贫的趋势；P 有增高的趋势。（二）响涛源锰矿地区沉积环境分析矿石特点根据矿石的结构构造和矿物成分的不同,可以分下列几种类型：薄层致密块状碳酸锰矿石：一般为肉红色、浅杠色、灰白色,中粒花岗变晶桔构,薄层致密块状，性脆而坚硬。组成矿石的矿物主要为菱锰矿,其次为
12、锰方解石和方解石,以及少量 的石英和黄铁矿星点。条带状碳酸锰石： 一般为灰色、灰黑色,中至细粒花岗变晶结构,具黑色和浅红色或灰 白色相间的条带状构造。矿物成分主要有菱锰矿,其次为锰方解石和方解石,以及少量的石英和黄铁矿星点。致密块状含锰灰岩 ：一般为灰白色、浅灰色,中至细粒花岗变晶结构,致密块状,岩性 脆而坚硬。矿物成分主要为方解石和锰方解石,其次为菱锰矿和石英,以及少量的黄铁矿星点。斑点状含锰灰岩一般为灰黑色、灰色，具黑色斑点似鲕状桔构,致密块状,坚硬性脆。矿物成分主要为方解石,其次为锰方解石和菱锰矿，以及少量石英、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿。黑色斑点是由细粒锰方解石和方解石集合成为核心,外面由
13、一圈黑色锰盾泥质物包围而 构成似鲕状桔构。含锰硅质灰岩一般为黑色、灰色,细粒致密块状,坚硬性脆,具只壳状断口。组成矿石的矿物,主要为方解石,其次为石英、锰方解石,以及少量的菱锰矿和黄铁矿星点。岩相特点从中、上奥陶统的岩相来看，自下而上是由黑色泥质页岩、碳酸盐岩、粘土页岩、粉砂 质硅质页岩所组成的一套浅海相地层,并且具有由海侵至海退一个沉积旋迥中所沉积的一套岩层。生物化石特点从中、上奥中所含的生物化石来看,主要是笔石、三叶虫、腕足类、头足类和介形类等海相生物化石。因此毫无疑问,原生锰矿是属海相沉积的。但是值得注意的是，中、上奥陶统的下部为黑色页岩笔石相; 中部含矿岩系为黑色页岩、碳酸盐岩和粘土页
14、岩,是笔石和介壳类混合相;上部则为粉砂质硅质页岩笔石相。因此从生物岩相来看,也说明在沉积锰矿的时候,海水是比较浅的浅海环境生成的。在中、上奥陶状的上部已出现 Dicellograptus szechuanensis 和 D.complanadus ornatus,是晚奥陶世的标准化石。并且，在锰矿下部的黑色真岩中有Nemagraptus gracilis,这是中奥陶世早期的标准化石。这在锰矿夹层的黑色页岩中还未发现有这一种笔石，却大量出现了三叶虫 Cyclopyge sp.。根据钱义之鉴定结果，认为属中奥陶世晚期。因此目前在盆矿层的下部和锰矿夹层中所含的生物化石，通过鉴定，不论是笔石或三叶虫，
15、均属于中奥陶世生物化石，并没有早志留世的化石。因此认为它的时代应属中奥陶世，并且趋向于中奥陶世的晚期。而不是属早志留世。但还需注意的是在中、上奥陶状的上部已出现了 Dichuanensis 和。.complanadus ornatus,是晚奥陶世的标准化石。含矿岩石颜色从含矿岩系中的黑色页岩、含锰灰岩、碳酸锰矿中均含黄铁矿，同时含锰灰岩中还含少量的黄铜矿、方铅矿等原生沉积的硫化物，而原生锰矿主要是由菱锰矿和锰方解石所构成的，尚未见有原生沉积的氧化锰矿物等事实来看，可以说明原生锰矿是在缺氧的还原环境中生成的。综上所述，认为该区的锰矿，是属浅海相黑色页岩、碳酸盐岩和粘土页岩沉积建造的碳酸锰矿床。锰
16、矿生成的环境是在古陆边缘浅海地区的局限海盆。锰矿是在海水介质由微酸性或微碱性向较张碱性的临界面上，是在还原性的趋向氧化性的过渡带中生成的。三轿顶山钴锰矿（一）轿顶山锰矿所在地区的地质特征矿区位于汉源县北偏东，直距 22km。距成(都)昆( 明)线乌斯河站 24km，有公路相通。该矿床是“优质富锰矿” ，为四川省重要的锰矿石生产基地。矿区地质概况矿区由尖山子、羊角岭、梯子岩 3 个矿段组成，呈北北西一南南东向展布，长约4km，平均宽约 2km，面权 8k（见图 31） 。图 31 轿顶山锰（钴）矿区地质平面图1、地层矿区出露地层有奥陶系、志留系、二登系和第四系。中奥陶统主要分布在轿顶山向斜的边缘
17、，构成周围之陡崖。按岩性之不同，中奥陶统可分为上下两层：下层为紫红色和灰绿色薄层状砂岩及页岩互层; 上层为肉红色、白色、浅灰色厚层状结晶灰岩。上奥陶统为含锰岩系。下志留统主要分布于轿顶山四周与上奥陶统何的环形缓坡地带，与下伏地层呈假整合接触，底部为含碳质黑色页岩，上部为灰黑色、褐黄色页岩。下二叠统由阳新灰岩、栖霞灰岩、茅口灰岩组成。与锰(钻) 矿有关的地层为上奥陶统五峰组到下志留统龙马溪组底部。锰矿层产出层为上奥陶统。含锰岩系与下伏中奥陶统呈整合接触。含锰钻岩组多为一套碳酸盐岩一碎屑岩组成，厚度较小，一般为 0.34.83m，但变化较大。矿区锰钻矿层剖面自上而下可细分为9 小层:矿层顶板黑色页
18、岩，厚度10m；含钻碳质页岩，呈层状分布全区，具水平层理，厚 0.150.30m；含钻砂岩，为中粒石英砂岩，具少量金属硫化物，含钻较高，厚 0.20.70m沉积间断一；含钻灰岩、不等粒结晶灰岩，主要成分为方解石，次为碳泥质，相变较大，含钻较高，厚 0.30.8m；上含钻菱锰矿层，褐色块状菱锰矿，具球粒状结构，主要为菱锰矿、锰方解石，含锰品位高，含钻低，厚 0.12.08m，一般厚1.0m ；含钻锰“夹层页岩”层，为碳质水云母页岩，具微波状层理，富含金属硫化物，含铭较高，厚 0.10.8m，一般厚 0.20.3m；下含钻菱锰矿层，中厚层致密状菱锰矿，质量好。北段局部地区底部间夹赤铁矿一磁铁矿透镜
19、体。含钻低。厚 0.11.46m，一般厚 0.20.8m；含钻泥灰岩，厚 0.10.8m；含矿层底板，为泥灰岩。2.构造矿区位于瓦山断块中部，西邻康滇地轴，东为峨边褶皱束，四周被断层切割而成一孤立的断块。矿区为一东高西低的不对称盆形短轴向斜，长轴近南北向，短轴近东西向，其东部倾角稍陡，多在 2040；西部较缓，仅 1020，一般边缘部分倾角都较小，中心稍陡。向斜核部由下二登统组成。两翼由志留系、奥陶系组成。此外，由于受后期构造运动的影响，形成很多的小褶皱，尤其是志留系页岩因岩性软面脆，在褶曲厉害处受张力的影响而发生一些小的错动，但均未影响到矿层。断裂：均是向斜形成后所产生的次一级断裂。主要断裂
20、如下:F1 逆断层：上盘的志留系与下盘的二叠系接触，断层呈北西一南东向，倾向北东，延长约 270m，垂直断距约 10m。F2 正断层:断层线在地表呈“弓形” ，南北向延长达 400m，产状 15030，断距约40m.矿床地质特征含矿岩组赋存于奥陶系与志留系接触面上下，由一套碳酸盐岩一碎屑岩组成，钻矿富集在沉积断面的上下部位，即前述地层的层中，共有 6 种钴矿石类型。而锰矿层只富集在间断面之下，上奥陶统的碳酸盐岩相中，即、两层中，其上锰品位突然变贫或含量极少。钴矿体呈透镜状产于钴矿层中。矿区北段(14 线以北) 为主矿体; 南段(14 线以南)为贫钴矿体。锰矿体主要分布在北段。1.矿体规模、形态
21、与产状锰矿体呈透镜状产于钴矿层中，由尖山子、羊角岭、梯子岩矿段组成，共计有大小 6个透镜体。其中以钴锰矿共生的主矿体分布于 6 线以北，即尖山子矿段。矿体为一较完整的透镜体，中间厚，两边薄，似圆状，长轴 1100m 短轴 700m。其中富锰地段南北长约600m，东西平均宽约 550m,矿体厚 0.3 02.66m，平均厚 1.36m。锰品位变化于 25%45%之间，平均 31.55%。由于矿体产于向斜中，故矿体产状常随向斜产状而变化;褶皱强烈处，矿层起伏也大，但层位相当稳定。矿体倾角变化范围为 1525（见图 32） 。图 32 轿顶山锰（钴）矿区 P4 号勘探线剖面图羊角岭矿段由两个较小的不
22、完整的透镜体组成。透镜体的东部已被切割，目前露头所见为透镜体的中心部分。透镜体长短轴之比约为 3：1 第一个小透镜体长约 300m，厚 1.5 2.0m，平均 1.88m。锰品位为 9.70% 41.63%，平均 33.98%。矿体产状与向斜一致，矿体倾角一般大于 25。第 2 个透镜体规模更小，长约 25m，中心最大厚度仅 1. 0rn ,锰品位变化很大。梯子岩矿段由 3 个透镜体组成，长 25 100rn，长轴一般呈南北向排列，沿倾斜方向变化剧烈。如T2 号坑道，地表锰矿层厚 0.97m，沿倾斜掘进 5m。T1 号即尖灭，地表锰矿层厚 0.74m ,沿倾斜掘进 12m 即变贫到不可采品位。
23、各小透镜体产状也有变化，倾角1035，厚 0.21.0m，平均厚 0.47m。锰品位 10. 44%32.63%，平均 16.59 %夹层页岩一般厚 0.2 0.30m，含锰品位为 8.81%。当夹层页岩尖灭时，上下层菱健矿合二而一。锰矿体顶板为含钻灰岩，底板为含钻泥灰岩。综上所述，各矿段矿体的变化规律如下：（1）矿体都呈中心厚、两边薄的透镜体，矿的厚度或品位，都是中心富厚，两边贫薄，沿短轴变化亦如此。(2)锰矿层层位稳定，都是赋存于石英砂岩或灰岩与泥岩之间。(3)矿层产状多与向斜产状一致，局部可有小的变化。2 矿石物质成分与结构构造矿石类型可分为锰矿石和钴矿石。锰矿石以碳酸锰矿石占绝对优势，
24、氧化锰矿石仅地表偶见。碳酸锰矿石：主要成分是菱锰矿，其次是锰白云石、方锰矿，含锰白云石、含锰方解石等少量，局部可见褐锰矿、黑锰矿、蔷薇辉石和少量赤铁矿、水针铁矿、黄铁矿。脉石矿物有方解石、重晶石、绿泥石、绢云母、玉髓等。(1)菱锰矿：为矿石中的主要锰矿物成分，占含锰矿物的 50%90%，呈粒状集合体，颗粒界线不明显，粒度 0.010.1rnrn。有的具波状消光、十字消光，在透射光下用低倍显微镜或放大镜可看出藻体或藻群体组构。在藻群体之间为清亮的含锰碳酸盐充填物。(2)锰白云石、含锰白云石: 产于混浊状菱锰矿之藻颗粒或藻群体之间，为较清亮的含锰碳酸盐矿物。(3)方锰矿(MnO)：新鲜断口为翠绿色
25、，在空气中经数日变为黑色。在矿石中常呈条带状产出，有时呈不均一的斑块状。矿石多呈非晶质状(似胶状 )。在块状方锰矿集合体边缘，见有少量方形晶粒，有的已变成黑色氧化锰矿。(4)揭锰矿：局部见与黑锰矿伴生。(5)黑锰矿：呈晶质之他形粒状晶体，粒径 12mm 以上。(6)蔷薇辉石：: 分布不普遍，在羊角岭矿段可见，呈板状、细小粒状，粒径 0.10.3mm(7)磁铁矿：与石英脉共生，呈致密块状或星散状分布。局部见褐锰矿、黑锰矿、褐铁矿伴生。(8)针铁矿：:分布于菱锰矿的藻集块、藻凝块、藻缅、藻球粒之间，与铁锰碳酸盐伴生，为成岩期产物。(9)重晶石：为矿石中分布较普遍的脉石矿物，含量由微量至 5%左右。
26、板粒状集合体，最大粒径 2mm。（10)其他非金属矿物：常见粘土矿物，多产于条带状矿石中。其次是绿泥石，局部有少量玉髓。氧化锰矿石：仅在地表附近才有，一般氧化深度 13m。由软锰矿、硬锰矿组成。主要是菱锰矿、锰白云石、方锰矿的次生产物，分布于这些矿物的边缘或风化面上。钴矿石：主要矿物是硫钻镍矿，呈星点状分布。其他矿物有黄铁矿、白铁矿、方铅矿、闪锌矿，有 6 种钻矿石类型，以夹层页岩含钻最高，Co0.399%，Ni0.142%。次为灰岩、砂岩和碳质页岩含钻。菱锰矿含 Co0.067%，Ni0.046%. 。全层钻矿石( 即 6 层含钴总和)含Co0.091%，Ni0.067%。碳酸锰矿石具鲡状、
27、他形粒状、隐晶质、球粒、藻缅、藻球结构。块状、条带状、放射纤维状构造。氧化锰矿石在显微镜下呈非晶质，一般具网脉状、海绵状、蜂窝状、钟乳状构造。钴矿石呈胶玻环带、显微包含、交替、溶蚀等结构。呈浸染状、细脉状、层纹状构造.4.矿石质,量与储量矿区(尖山子) 累计探明锰矿石储量 125.5 万吨，其中，A+B 级储量 53.0 万吨。截至1991 年底，保有锰矿石储量 33.8 万吨，其中，A+B 级储量 8.2 万吨，A+B+C 级储量 33. 8万吨。锰矿石分富矿(含 Mn25%，占 76%)、中矿( 含 Mn15%25%，占 14%)和贫矿(含Mn8%15%，占 10%)3 个品级。锰矿石中普
28、遍含铁，一般为 1%5%，平均锰铁比为 8。锰矿石属酸性矿石，一般(SiO2+Al 2O3)/(CaO+MgO)为 0.392.63，平均为 1.16。若在冶炼前进行配矿，可得到造渣组分适当而不必增加熔剂。矿石品位在水平方向上变化不大，垂直方向变化较大。多数工程中皆可见如下规律:矿体底部为含锰 5%8%或 8%15%的含锰灰岩贫矿石，矿体中部为优质品位的菱锰矿，顶部有时见无工业价值的含锰砂岩。此外，在矿体变薄或尖灭部位，一般品位变贫。矿层层位稳定，一般分为上下两层矿，中间被一薄层页岩所隔(一般厚度不超过 0.5） ，有时局部地段见灰岩夹层，但不稳定，因此，矿石夹层分布不复杂，易选。钴矿石平均
29、Co 品位 0.126%，Ni0.072%(尖山子) ，二者呈正消长关系，其含量北高南低，变化程度为不均匀至很不均匀，钴含量最高为 3.2 75%，最低为 0. 04%;以夹层页岩含Co、Ni 最高，其次为灰岩、砂岩、碳质页岩、菱锰矿。因钻矿层厚度薄，只能与锰矿石一起混采，钴锰混合矿石为不均匀复杂浸染矿石，属于难选矿石。（二）轿顶山锰矿地区沉积环境分析轿顶山钴锰矿地区古地理特征分析五峰期本区处于成都隆起与康滇古陆之间的海湾环境(见图 3-3)。海水流通不畅，整个海域大多处于滞流还原状态之中。图 33 晚奥陶世五峰期区域岩相古地理图轿顶山在五峰期形成了一套以灰黑色为主的碎屑岩一粘土岩一碳酸盐岩一
30、硅质岩沉积组合。海湾内地形起伏，有隆有凹，形成了较复杂的岩相古地理景观。根据岩石组合、古生物群和沉积构造等，可将汉源一金口河一带的沉积划分为 2 个相区、8 个相带(见图 34、表 31)。1.台地相区为本区的主要沉积，可划分为 4 个相带。(l)台盆相(I)：从古地理及生物、岩石组合特征来看，该相相当于海湾中心沉积。据岩石组合分为台盆中心亚相( I)和台盆边缘亚相（ ） 。121台盆中心亚相分布于峨边柏村一洪雅老矿山一带，沉积厚度一般 1030m，以深灰色薄层硅质岩为主，夹硅质白云岩和黑色笔石页岩，具水平纹层一条带状层理，普遍含星散状、结核状黄铁矿。底部有时夹铁锰质条带及小透镜体，在洪雅老矿
31、山一带构成了铁锰矿体。在含锰岩系中，还夹有沉凝灰岩，表明在成矿期伴有火山活动，地层中的生物化石反映为一套较深水的滞流还原环境下的沉积组合。而台盆边缘亚相水体变浅，为灰至灰黑色硅质灰岩、泥灰岩及笔石页岩沉积组合，常出现“球状”和“流状”构造。它们是由钙质与粘土在成岩过程中发生物质分异，CaCO 3 集中固结成结核，在上翟沉积重荷下，与周围泥质产生差异压实作用而成。(2)藻礁相( 2)：位于开阔台地外缘的水下隆起附近礁体类型主要为点礁和小环礁。点礁大小 20 至数百米，小者仅 2 m。发育好的点礁可明显区分出礁核和礁翼。当礁体呈串珠状排列时，还可区分出礁前、礁后等微相。组成礁体的岩石主要是菱锰矿、
32、锰白云岩和含锰灰岩。岩(矿)石中含大量蓝绿藻和绿藻，并具大量隐藻组构 (核形石、迭层石、层纹石、凝决石、藻纤、藻丝休等)。小环礁呈环形分布，最大者直径1000m。轿顶山尖山子礁休成礁后期受强烈侵蚀作用，只有仔细观察才能区分出礁本休、礁则塌积和礁内泻湖微相。其生物 r 特征与点礁相似。藻礁各微相化学成分如表 3-1。其中锰含量达 8.2532.24,可构成矿体。小环礁滩内泻湖沉积物含钴已达富矿要求。 (3)开阔台地相(I 3)：分布于金口河一轿顶山以南，沉积物一般厚 37m，为浅灰、灰及深灰色泥晶灰岩、生物碎屑灰岩夹砂页岩。泥晶灰岩中含较多保持着原地生长状态的珊瑚、腕足等化石;生物碎屑灰岩中含大
33、量棘皮类、腕足、珊瑚、三叶虫、腹足类等碎屑，有时可见完整的三叶虫及介壳。砂岩具砂纹层理和小型交错层。(4)半闭塞台相（ 4）：分布于水体浅、循环受限制的藻 礁群之后及水下隆起附近。地层厚15m,岩性为灰黑色白云岩、含泥炭质硅质白云岩夹含泥炭质砂岩和少量黑色页岩，局部夹生物碎屑灰岩透镜体。岩石巾含较多的结核状、条带状及星散状黄铁矿，见少量笔石化石。2.陆地边缘相区分布于古陆边缘，按岩石组合可分为 4 个相带。(1)沿岸滩坝相(II 1)：分布于汉源石板沟 泻湖东北侧，地层厚 216m，岩性单一，主要为亮晶泥晶骨屑白云岩，中下部可见亮晶豆状、鲕粒白云岩。骨屑主要为棘皮类，含量可达 70%以上。胶结
34、物为锰白云石，氧化后呈混浊状。岩石中见小型双向交错层理、砂纹层理，局部夹具交错层理的白云质砂岩。(2)泻湖相( 2)：见于汉源石板沟一带，位于沿岸滩坝之后。沉积厚 512m，岩性为灰黑色薄层泥炭质硅质含锰白云岩，具水平层纹构造，含较多的星散状、条带状黄铁矿;有时含少量由滩坝带来的棘皮类碎屑。岩石含锰 28，风化后形成次生锰矿，品位可提高到 20以上。（3)潮坪相( 3)：分布于汉源一带的古陆边缘，地层厚 13m，岩性为浅灰色层纹状白云岩、含硅白云岩及砂质生物碎屑白云岩，局部为具砂纹层理及中小型交错层理的白云质砂岩。(4)滨岸陆屑滩相( 4)：分布于苏雄北侧较陡的海岸边缘，由于有一定的陆源物质供
35、给，该相发育区不存在潮坪相带。特征是厚度小 (lm 左右) ，保存不全，与上下地层呈假整合，岩石以泥质砂岩或白云质砂岩为主，局部为硅质石英砂岩，底部见圆度很高的石英砾石和次棱角状白云岩角砾，具中小型交错层理，岩石的结构成熟度低，分选性差，碎屑物质呈次棱角状至次圆状，表明为波浪作用较弱的滨岸环境。图 34 汉源峨边晚奥陶世五峰期岩相古地理图表 31 各相带岩石组合及古生物特征表相区 相或亚相岩石组合古生物：台盆中心亚1相硅质岩、白云岩、黑页岩组合硅质放射虫、硅质海锦骨针、笔石：台盆边缘21亚相硅质灰岩(硅质岩)、黑页岩组合笔石、硅质放射虫、硅质海绵骨针、小个体腕足类 2:藻礁相 菱锰矿、锰白云岩
36、一含锰灰岩(黑页岩) 组合藻类、笔石 3:开阔台地相 生物碎屑灰岩组合，灰岩、页岩、黑页岩组合完整的珊瑚、腕足、三叶虫、腹足、笔石，呈碎屑状的腕足、三叶虫、棘皮类、腹足台地相区I4:半闭塞台地相泥炭质、硅质白云岩一硅质白云质灰岩、泥质砂岩(黑页岩 )组合，硅质白云岩组合少量笔石和棘皮类碎屑轿顶山钴锰矿地区矿床成因分析1.岩相古地理环境对沉积锰矿的控制（1）沉积环境对锰矿的控制：区内产于五峰组中的锰矿有汉源轿顶山、石板沟，金口河大瓦山洪雅老矿山等地，根据矿床产出的沉积环境可将其分为 3 类:产于台盆中的锰矿，以洪雅老矿山锰矿为代表，产于开阔台地边缘受藻礁控制的锰矿，有汉源轿顶山、金口陆地边缘相区
37、 1:沿岸滩坝相 生物碎屑白云岩、豆粒状白云岩组合棘皮类碎屑、腕足、珊瑚、三叶虫碎屑，少最异地完整珊瑚、腕足类 2:泻湖相 泥炭质硅质白云岩组合笔石，少员棘皮类碎屑 3:潮坪相 层纹伏白云岩、含硅白云岩组合，白云质砂岩、砂质白云岩组合少量海百合碎屑 4:滨岸陆屑滩相砂岩组合 腕足、介壳河大瓦山两处，产于泻湖中的锰矿，以汉源石板沟锰矿为代表。其中，只有产于开阔台地边缘受藻礁控制的锰矿(即轿顶山式锰矿 )为优质锰矿。（2）岩相变化与轿项山式锰矿的关系：受藻礁控制的轿顶山式优质锰矿床，在纵向上，位于临湘期正常浅海壳相灰岩与龙马溪期较深水笔石页岩、放射虫硅质岩之间，在横向上，同样于开阔台地灰岩或半闭寒
38、台地相砂泥硅质白云岩与台盆相笔石页岩、放射虫硅质岩之间。因此，矿床产出的位置正好处于浅水与深水之间的岩相过渡带上。（3）水下隆起对轿顶山式锰矿( 即藻礁) 的拉制：前已述及，这类锰矿产于浅水与深水间的过渡环境中，但这种环境并非到处都有矿。往往是在过渡带附近伴随有水下隆起时才有矿体( 礁体)产出。这是由于藻类生长需进行光合作用，其生存水体不会很深。根据本区保存的最高礁体(14m)来判断，估计水深1 与1 交替变化的特点。这反映为远程火山来源。表明，从临湘晚期至五峰早期，区域上发生了海底火山活动，并带出Mn, Co 等成矿物质，使整个海域都富含锰质，为锰矿床的形成提供了物质基础。3.成矿摸式探讨根
39、据成矿作用和矿床地球化学特征，建立的成矿模式（见图 35） 。(1)由海底火山活动带出的 Mn、Co、Ni、V 等元素进人海水中后，随海流运移，经过藻礁时，受藻类生长的影响，海域物理一化学条件发生一定变化，导致 Ba、Pb、V、Mn沉淀。在礁后半闭塞环境中，Cu 也可发生沉淀。从而在礁体周围形成了 Mn、Ba、Pb、V (Cu)的高含量区，而 Co、Ni 在此范围内趋于溶解，形成其低含量区。由于藻类选择性地吸附 Mn、 Co (Sr)等元素，形成了含 Co、Sr 较高的菱锰矿。如果礁休为小环礁，中心泻湖处于闭塞的还原一强还原环境，有利于 Co、Ni、V、Mn、Cu 、Ba 的沉淀。当海水中 C
40、o 浓度很高时，可富集成富含 Ni、V 、Mn 、Cu 、Ba 的钴矿体。(2)开阔台地外侧的水下隆起附近，是藻礁生长池部位，也是矿体赋存的部位。(3)由于整个水域富含锰，在平静的还原一强还原环境的台盆和泻湖中，均利于 Mn 质沉淀。故而形成了分布广泛的含锰碳酸盐岩和含锰硅质岩。但由于没有藻类的吸附(生物富集作用) ，所以，不能形成工业矿床。图 35 轿顶山式锰矿成矿模式图四大瓦山锰矿（一）大瓦山锰矿所在地区的地质特征位于乐山市金口河区西北，距乐山至西昌主干公路约 20km;距成( 都)昆(明) 铁路金口河站约 45km，均有公路相通。矿区地质概况矿区位于康滇地轴北段东侧，瓦山断块南部之七百步
41、背斜的东南翼，面积 1.5k（见图 41） 。图 4-1 大瓦山锰矿地质图1.地层矿区出露地层有下奥陶统巧家组、中奥陶统十字铺组和宝塔组、上奥陶统临湘组和五峰组，下志留统龙马溪组，下二叠统梁山组、栖霞组和茅口组、上二叠统峨眉山玄武岩组。五峰组为含矿层，厚 3.9 17.5 rn，由上而下可分为 3 层:深灰一灰黑色，薄层一中厚层状碳硅质白云岩、硅质灰岩夹黑色硅质岩及页岩，局都夹不等粒含黄铁矿石英粉砂岩透镜体，厚 1.88m；浅灰一灰色，薄层一页片状泥碳质硅质白云岩或页岩;局部层间见黄铁矿结核，呈串珠状顺层分布。该层为矿体直接顶板，厚 0.23m；锰矿层。上部为浅灰色钙菱锰矿、锰方解石和含锰灰岩
42、;中部为鲜绿色、黑褐色和玫瑰红色的方锰矿、黑锰矿、菱锰矿和钙菱锰矿;下部为浅灰一灰色锰白云石和含锰泥质白云岩，厚 0.46. 5m。局部地段锰矿层以临湘组的隐晶质灰岩为底板。2.构造矿区构造简单，为一走向北东，倾向南东的单斜层构造，倾角平缓，一般为 46。在矿区北部发现一条小断层，将矿层错动 4rn，对矿体影响不大。3.岩浆岩矿区见一套基性喷出岩峨眉山玄武岩，厚达 510m，构成大瓦山主峰。玄武岩的主要矿物成分为斜长石，次为普通辉石和少量磁铁矿、钦铁矿等，具杏仁状、气孔状结构，块状构造。其化学成分：SiO247.97%、Al 2O313.91%、 Fe2O313.79%、MgO4.32%、Ca
43、O7.68%、K 2O1.53%、Na 2O2.29%。玄武岩具多期喷发特征。矿床地质特征1.矿体规模、形态与产状含锰矿层出露长 1480m。经地表系统揭露圈定矿体 3 个。矿体呈似层状、层状，层位稳定，产状与围岩一致(图 42)。矿体内夹多层厚 12cm 的页岩，局部夹厚 0.20.4m 的含锰泥质白云岩等夹石。矿体具波状起伏、尖灭再现之特征。I 号矿体与号矿体间隔 44m ,II 号与号矿体间距 5om。总之，矿体形态单一，层位稳定，矿体连续性好，含矿系数 0.92，矿层倾角平缓，一般 2112。矿石物质成分与结构构造矿石矿物成分以菱锰矿为主，次为钙菱锰矿、锰白云石、方锰矿、黑锰矿和少量镁
44、锰方解石、钡钙锰矿、轻锰矿、水锰矿、褐锰矿、赤铁矿、针铁矿、磁铁矿;脉石矿物主要有白云石、方解石，次为绿泥石、枯土矿物及少量硅质、重晶石和沥青等。主要矿物特征如下:菱锰矿:呈粉晶集合体状或构成各种藻类颗粒。钙菱锰矿 :呈混浊隐晶集合体，多具隐藻组构，含钙多，次为镁，几乎不含铁，为贫矿石的主要矿石矿物。锰白云石：自形、半自形，微晶质，粒度一般0.03mm，少数为 0.05mm，主要分布于矿体底部。方锰矿：新鲜断面呈翠绿色，在空气中迅速氧化成褐黑色，矿物多呈非晶质斑块状，零星分布者常具藻菌形态。黑锰矿：常呈土状、显微片状、花蕾状和致密块状集合体。矿石具藻鲡、藻凝块、藻团块、豆状、放射状和隐微晶、粉
45、晶结构;不规则条带斑块、层纹状、迭层状、皮壳状和角砾状构造。矿石自然类型为氧化一碳酸锰矿石;按工业品级分为贫矿石（含锰 1525）和富矿石( 25）按矿物组合可分为以下类型 :黑锰一方锰一菱锰矿石:褐黑色、绿色及肉红色，以菱锰矿为主，是富矿石类型，产于矿体中部，Mn 含量 22%52.19%锰方解石一钙菱锰矿石:浅灰色，中厚层状，主要分布于矿体上部，是贫矿石的主要类型,Mn 含量 10%24.47%。锰自云石：灰至浅灰色，主要矿物为锰白云石、铁锰白云石、白云石，少量硅质和黄铁矿，为贫矿石类型之一，Mn 含量 5.25%24.1%铁锰矿石：深灰色、褐红色，具变斑晶和土状结构，条带状、斑块状构造。
46、主要矿物为锰菱铁矿、赤铁矿，次为钙菱锰矿、褐铁矿、针铁矿以及少量高岭土、硅质、碳质等。Mn 含量 11.14%28.38%，TFe15.56%30.92% 。3，矿床类型矿床形成于台地相与台盆相过渡带上，为浅海一半深海环境下沉积锰矿床;也有人认为后经热液亚加改造，而成为沉积一改造型锰矿床。4，矿石质量与储量全矿矿石平均含 Mn27.42%，铁含量不高，伴生 Ni0.039%、Co0.011%等，均不具综合利用价值。其他有害杂质含(SO0.07%0.23%Pb0.004%0.076% 、Zn0.001%0.078%)均较低。矿体向深部碱度明显增大，Mn 含量有所下降，厚度也有变薄的趋势。上述情况
47、表明，大瓦山锰矿石属于低磷优质的自熔性一碱性矿石。探明 C+D 级储量 47.5 万吨;截止 1991 年底保有 C+D 级储量 47.5 万吨，其中 D 级储量 26.4 万吨。（2 ） 大瓦山锰矿地区沉积环境分析大瓦山钴锰矿地区含锰矿岩石特征分析矿体赋存于五峰组底部的岩石中，在地层序列中，呈局部出现的似层状、透镜状隆起。展布情况呈条型。岩石中矿体长度从数米至数百米，甚至上千米。厚度从数厘米至数米，一般数十厘米至二米多。矿体展布形态与规模，受基底地形制约。据近期研究结果看，这些大小不等的矿体，是一个个藻丘或藻类岩礁(即藻类粘结岩与化学沉积岩的复合隆起) 。其富矿部分即是富藻微区，贫矿部分即是
48、贫藻微区，或是生物化学沉积微区。含矿岩石具明显的藻(菌)组构，其藻组构有藻鲡、藻斑点、藻凝块、藻葡萄、微型柱状叠层石、指状叠层石、藻层纹等。常见有模糊不清的具变残藻迹的块状粘结岩，具变残束状、故射状、纤维状藻迹。在矿石中鉴定出的藻类种属有附枝藻(Epiphyton),灌丛藻(Frutexites)、葛万藻(Girvanella) 、放射残藻(Actinophycus), 管孔藻、胶须藻、叶状藻等。多属蓝绿藻，次为红藻。所有藻的原生构造均变得模糊不清。但，凡是藻丝藻迹密集之处，锰含量均高。其不具藻迹之处含锰甚少。因此，矿床的沉积环境，属碳酸盐浅海陆棚局限水域，即陆棚泻湖环境。锰矿体底板为含生物微
49、碎屑的隐一微晶灰岩或瘤状灰岩，属浅海陆棚相，锰矿体顶板为一套暗色薄层状含灰质、白云质、泥质与硅质的混杂建造，并夹有陆源砂质薄层或透镜体，为半局限的陆棚泻湖环境。大瓦山钴锰矿地区矿床成因分析锰元素从沉积到成岩成矿，整个演化过程中，藻菌的造矿功能作用如下:1.藻类的“矿捕”作用：同生沉积菱锰矿的形成一般海水中的 Mn，呈稳定的 2 价离子存在，要使 Mn 沉淀，就需要一定的物化条件。根据 Mn 沉淀的 Eh-pH 图解(H. 赞托普，1978)分析，菱锰矿沉淀的 pH 值大于 9。这样的碱性水域，自然界中一般难得，但在浅海中，由于藻类的繁殖及光合作用，却可以形成强碱性水域，同时藻类(尤其是蓝绿藻) 为公认的捕集金属元素的能手。据文献报道，海生植物可将海水中锰的丰度提高 2 万 6 千倍，
